CN103207354A - 基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法。配电网馈线单相接地故障后，测量配电网母线零序电压和各馈线零序电流；保持消弧线圈参数不变投切并联电阻，再次测量配电网母线零序电压和各馈线零序电流；计算各馈线的选线系数，根据故障馈线对应的选线系数最大原理进行故障选线。本发明方法选线原理简单，选线结果不受馈线类型、故障位置、线路参数、过渡电阻、接地故障类型和线路长度等因素的影响，对硬件和算法的可靠性要求低，适应复杂的配电网运行环境，实用性好。

Description

基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法

技术领域

本发明涉及电力系统配电网故障选线技术领域，具体地说是涉及一种基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法。

背景技术

配电网馈线单相接地故障后，由于消弧线圈提供的感性电流的补偿作用，使得流经故障馈线的零序电流很小，故障特征不明显，从而造成选取配电网故障馈线存在较大困难。目前已提出的配电网馈线方法主要分为稳态法和暂态法。稳态法主要采用配电网馈线单相接地产生的稳态基频或各谐波电气信号完成故障选线功能，由于受配电网馈线单相高阻接地的故障特征不明显这一关键因素影响，该方法往往选线失败，不能适应现场实用需求。稳态法依据故障零序电流的暂态分量远大于稳态量的特点，结合利用一定选定频带内的暂态零模电压和电流完成故障选线功能，选线正确性高，然而暂态法对硬件和算法的可靠性要求过高，无法适应复杂的配电网运行环境，不能适应现场实用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种选线性能正确可靠、实用性好的基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法。

本发明的目的是通过以下途径来实现的：

基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法，其要点在于，包括如下步骤：

（1）测量配电网母线零序电压

和各馈线零序电流若

大于0.15

则投切并联电阻，再次测量配电网母线零序电压

和各馈线零序电流其中，i为第i条馈线编号，i=1，...,n，n为配电网馈线数目，为正常运行时配电网母线相电压；并联电阻在电气结构上与消弧线圈并联连接；

（2）i从1到n依次计算配电网各馈线的选线系数其中，i为第i条馈线编号，i=1，...,n，n为配电网馈线数目，

（3）选取选线系数最大对应的配电网馈线为故障馈线。

本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

本发明方法利用并联电阻投切前后的零序电气量计算选线系数，根据故障馈线对应的选线系数最大这一特性进行故障选线，选线结果不受馈线类型、故障位置、线路参数、过渡电阻、接地故障类型和线路长度等因素影响，适应复杂配电网运行环境，具有良好实用性。

附图说明

图1为应用本发明方法的并联电阻投切前的配电网单相接地故障零序序网图。

图2为应用本发明方法的并联电阻投切后的配电网单相接地故障零序序网图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

本实施例以中性点经消弧线圈接地的配电网第n条馈线发生单相接地故障为例进一步阐述本发明技术方案。

图1为并联电阻投切前的配电网单相接地故障零序序网图。图1中的为配电网母线注入消弧线圈的零序电流。测量配电网母线零序电压分别测量配电网第1、2、……、n-1、n条馈线零序电流其中，n为配电网馈线数目。

若

大于0.15

投切并联电阻R；其中，为正常运行时配电网母线相电压；并联电阻R在电气结构上与消弧线圈L并联连接。

图2为并联电阻投切后的配电网单相接地故障零序序网图。图2中的为并联电阻投切后的配电网母线注入消弧线圈与并联电阻的零序电流。测量配电网母线零序电压分别测量配电网第1、2、……、n-1、n条馈线零序电流

其中，n为配电网馈线数目。

计算并联电阻R投切后的第1、2、……、n-1条正常馈线的选线系数：

$k_1=|{\stackrel{\·}{I}}_{01}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{01}^2|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|{\cos \mathrm{\α}}_1=|{\stackrel{\·}{I}}_{01}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{Y}_{01}{\stackrel{\·}{U}}_0^2|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|\cos {\mathrm{\α}}_1$

$=|{\stackrel{\·}{U}}_0^1{Y}_{01}-{\stackrel{\·}{U}}_0^1{Y}_{01}|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|\cos {\mathrm{\α}}_1=0$

其中， ${\mathrm{\α}}_1=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{01}^1\text{-}\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{01}^2}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2}\right).$

$k_2=|{\stackrel{\·}{I}}_{02}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{02}^2|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|{\cos \mathrm{\α}}_2=|{\stackrel{\·}{I}}_{02}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{Y}_{02}{\stackrel{\·}{U}}_0^2|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|\cos {\mathrm{\α}}_2$

$=|{\stackrel{\·}{U}}_0^1{Y}_{02}-{\stackrel{\·}{U}}_0^1{Y}_{02}|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|\cos {\mathrm{\α}}_2=0$

其中， ${\mathrm{\α}}_2=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{02}^1\text{-}\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{02}^2}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2}\right).$

……

$k_{n-1}=|{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^2|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|{\cos \mathrm{\α}}_{n-1}=|{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{Y}_{0n-1}{\stackrel{\·}{U}}_0^2|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|\cos {\mathrm{\α}}_{n-1}$

$=|{\stackrel{\·}{U}}_0^1{Y}_{0n-1}-{\stackrel{\·}{U}}_0^1{Y}_{0n-1}|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|\cos {\mathrm{\α}}_{n-1}=0$

其中， ${\mathrm{\α}}_{n-1}=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1\text{-}\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^2}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2}\right).$

计算并联电阻R投切后第n条故障馈线的选线系数：

$k_n=|{\stackrel{\·}{I}}_{0n}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{0n}^2|\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_{0i}^2\right|{\cos \mathrm{\α}}_n=$

$=|-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{R}-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{\mathrm{j\ωL}}||-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{R}|{\cos \mathrm{\α}}_n>k_{n-1}=k_{n-2}=...=k_2=k_1$

其中，L为消弧线圈电抗参数，ω为电力系统角频率，R为并联电阻，Y₀₁、Y₀₂、……、Y_0n-1分别表示第1、2、……、n-1条馈线的对地导纳。

由上述可得，配电网发生单相接地故障后，正常馈线对应的选线系数等于零，故障馈线对应的选线系数最大。因此，本发明方法选取选线系数最大对应的配电网馈线为故障馈线。

本发明方法利用并联电阻投切前后的零序电气量计算选线系数，根据故障馈线对应的选线系数最大这一特性进行故障选线，选线结果不受馈线类型、故障位置、线路参数、过渡电阻、接地故障类型和线路长度等因素影响，适应复杂配电网运行环境，具有良好实用性。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）测量配电网母线零序电压

和各馈线零序电流

若

大于0.15则投切并联电阻，再次测量配电网母线零序电压

和各馈线零序电流

其中，i为第i条馈线编号，i=1，...,n，n为配电网馈线数目，为正常运行时配电网母线相电压；并联电阻在电气结构上与消弧线圈并联连接；

（2）i从1到n依次计算配电网各馈线的选线系数其中，i为第i条馈线编号，i=1，...,n，n为配电网馈线数目，

（3）选取选线系数最大对应的配电网馈线为故障馈线。

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